На МиГ-23 для управления по крену используются интерцепторы и дифференциальное отклонение стабилизатора. Встречается мнение, что дифференциальный стабилизатор должен быть очень эффективен по крену, т.к. его площадь значительно больше, чем площадь элеронов или интерцепторов. Однако это мнение ошибочно, т.к. на дозвуковых скоростях интерцепторы и элероны, вследствие особенностей дозвукового обтекания, влияют на всю площадь крыла, соответствующую занимаемому ими размаху крыла. К тому же плечо до центра масс самолета у дифференциального стабилизатора как правило меньше, чем у элеронов/интерцепторов на крыле. Это обуславливает значительно меньшую эффективность дифференциального стабилизатора при управлении по крену на умеренных углах атаки на дозвуке.
Однако дифференциальный стабилизатор вводился для улучшения управляемости по крену на тех режимах, где элероны и интерцепторы теряли эффективность. Во-первых это трансзвуковые и сверхзвуковые скорости, где вследствие деформаций на крыле и изменения обтекания эффективность интерцепторов падала, а элероны и вовсе могли входить в состояние "реверса". Во-вторых это большие углы атаки, где элероны и интерцепторы также теряли эффективность из-за срывов потока на крыле.
В данной статье подробнее разберем второй случай, и на примере МиГ-23 сравним эффективность органов управления по крену при разных углах атаки на дозвуковом режиме полета.
В документации на МиГ-23 имеются графики, показывающие эффективность управления по крену в зависимости от истинного угла атаки. Рассмотрим эффективность органов управления по крену на прямом крыле.
Как можно видеть по графику, на углах атаки 13-18 градусов интерцептор полностью теряет эффективность, и остается лишь момент от дифференциального стабилизатора. При этом следует учитывать, что в отличие от интерцептора, эффективность дифференциального стабилизатора на диапазоне углов атаки 0-20 градусов почти не меняется, что наглядно показано в данном варианте графика:
Здесь момент от дифференциального стабилизатора на углах атаки менее 18 рассчитан по графикам эффективности дифференциального стабилизатора, имеющимся в документации по МиГ-23МЛ.
Таким образом, на малых и средних углах атаки момент от дифференциального стабилизатора составляет небольшую долю от общего момента по крену от органов управления, но на больших углах атаки только дифференциальный стабилизатор сохраняет момент для управления по крену.
Тоже самое происходит и при большей стреловидности крыла.
Как видно по графику, на крыле 45 эффективность интерцепторов также становится околонулевой при подходе к углу атаки 18 градусов, и остается лишь момент крена mx=0.01 от дифференциального стабилизатора.
Так как потеря эффективности интерцептора происходит из-за срыва потока на крыле, а выпуск носков должен отодвигать срыв потока на большие углы атаки, интересно сравнить эффективность интерцептора на крыльях с убранными и выпущенными носками. Графиков эффективности органов управления МиГ-23 по крену для крыла с выпущенными носками и убранными закрылками нет, но имеются графики для крыла с выпущенными носками и закрылками. Т.к. закрылки в свою очередь наоборот приводят к более раннему срыву потока, в этом случае объективно оценить зависимость эффективности интерцепторов от выпуска носков можно только, сравнивая графики для крыла с выпущенными носками и закрылками с графиками, где носок будет убран, а закрылок выпущен. Такие графики имеются в документах по МиГ-23БН, и относятся к случаю сравнения крыла 2-й редакции без носков и крыла 3-й редакции с носками.
По графику видно, что при выпуске закрылков эффективность интерцепторов на углах атаки более 10 градусов, в сравнении с крылом без выпущенных закрылок, падает, за исключением небольшого "скачка" момента крена на углах атаки 17-20 градуса для случая крыла с закрылками 25. Также видно, что при выпуске носков эффективность интерцепторов восстанавливается как при закрылках 25, так и при закрылках 50. К сожалению линии момента по крену для случая крыла с выпущенными носками и закрылками дальше 16 градусов угла атаки не идут, но с большой вероятностью можно сказать, что на углах атаки более 20 градусов дифференциальный стабилизатор и в случае выпущенных носков остается более эффективным средством управления по крену, чем интерцепторы.
Дифференциальный стабилизатор сохраняет эффективность и на углах атаки более 20, однако помимо момента по крену при отклонении он создает и значительный момент по рысканью, что на больших углах атаки может привести к сваливанию в штопор. Поэтому пилоту нужно внимательно контролировать работу ручкой управления самолетом (РУС) по крену при полете на больших углах атаки.
Помимо дифференциального стабилизатора и интерцепторов, при полете на углах атаки более 10 управление по крену также можно осуществлять с помощью руля направления. В отличии от других органов управления по крену, руль направления фактически вызывает вращение по крену не напрямую, а косвенно, выводя самолет на углы скольжения, где за счет разницы сил на полукрыльях возникает большой момент по крену. Подробнее этот процесс будет рассмотрен в рамках отдельной статьи. Это очень эффективное средство управления по крену на больших углах атаки, однако оно требует навыков от пилота, либо проработанной системы управления с т.н. "перекрестными связями". На поздних МиГ-23 в системе управления этот режим был реализован.
Выводы:
1. На умеренных углах атаки интерцепторы вносят основную долю в величину управляющего момента по крену. На средних углах атаки эффективность интерцепторов начинает резко падать, и на больших углах атаки эффективность интерцепторов становится нулевой.
2. Эффективность интерцепторов зависит от срыва потока на крыле. При выпуске закрылок срыв происходит раньше и эффективность интерцепторов падает, при выпуске носков срыв происходит позже и эффективность интерцепторов увеличивается.
3. Дифференциальный стабилизатор дает небольшую долю управляющего момента по крену, но на больших углах атаки он остается единственным органом управления, который может напрямую создать достаточно эффективный управляющий момент по крену. При этом на больших углах атаки излишне активное использование дифференциального стабилизатора может приводить к сваливанию в штопор, из-за создаваемого им момента по рысканью.
4. Еще одним средством управления по крену на больших углах атаки является руль направления, однако эффективный момент по крену он создает не напрямую, а за счет вывода самолета на угол скольжения.
